Impacto Ambiental do Concreto e o Uso de Bioconcreto

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Silvia Regina Andrade Bottoni | RA 101.180.197
Gabriel F. de Moraes RA 101.180.266
Thalia Giovana de O. Pinto RA 101.180.504
Cristiano 
Introdução
A indústria da construção civil é responsável por causar danos à natureza, pois muitos de seus materiais acabam sendo descartados e gerando entulhos no meio ambiente.
O Consumo de cimento é maior do que o de alimentos e só perde para o consumo da água. A fabricação do cimento é uns dos principais vilões do efeito estufa, pois sozinho é responsável pela emissão de 5% de todo CO2 gerado no planeta.
O grande problema é que o cimento é um dos principais itens da construção civil e o mais conhecido. 
O manuseio do concreto é muito antigo. Devido sua versatilidade, os homens já o tem usado desde a antiguidade, passando pelas pirâmides, monumentos gregos e romanos.
É muito interessante pesquisar como novas tecnologias de materiais poderá ajudar na busca de alternativas para contribuir com o meio ambiente e aumentar exponencialmente o tempo de vida das estruturas de concreto e reduzir substancialmente os custos de manutenções.
O que é o concreto?
O concreto é resultado da mistura de:
O cimento: É a substância utilizada para manter os materiais juntos. Agregante.
O concreto: É a mistura dos materiais, é a estrutura resultante do cimento e os agregados.
Suas características são a durabilidade, resistência ao fogo e a água, baixa manutenção.
A água é o principal agente da ativação da reação química (processo de hidratação), que transforma o cimento em uma pasta aglutinante, que endurece a mistura e se torna resistente a água. É incrivelmente versátil, e a reação química ocorre independentemente da quantidade de água presente na mistura. Logo ela consegue endurecer mesmo se estiver submerso.
Cimento
componentes.
O cimento é um dos componentes do concreto e é composto por:
Transformação da matéria prima em Cimento.
Calcário CaCO3 MgO SiO2Clinquer
Minério de Ferro Fe2O3	Forno 1.450°C
Argila Al2O3 Fe2O3 SiO2São misturados e moidos
São todos misturados e moidos para a formação de uma farinha.
gesso
Gesso SO3
concreto
Principais reações químicas do concreto.
Processo de Hidratação:
Considerando as notações abaixo:
C – CaO
S – SiO2
A – Al2O3
F – Fe2O3
H – H2O
Ŝ – SO3
 Estagio I:
Em contato com a água ocorre uma rápida dissolução dos grãos do cimento. Sobem as concentrações de álcalis solúveis, Ca2+, SO42-e íons OH em solução, resultando em um pH de 12 a13. Base=Alcális: São substâncias que liberta exclusivamente o oniâo (OH-). Iões hidróxidos em solução aquosa.
 2C3S + 6H →C3S2H3+ 3CH + 120 cal/g
 Estagio II:
Os íons Ca2+, SO42-e íons OH reagem com os silicatos e aluminatos para formar gel de C-S-H e etringita, formando uma barreira em torno dos grãos de cimento não hidratados, retardando novas hidratações, permitindo um período de trabalhabilidade durante o qual o concreto deve ser lançado e assentado
2C2S + 4H →C3S2H3+ CH + 62 cal/g
Estagio III:
Durante o Estágio II a concentração de íons Ca2+ continua a aumentar, reiniciando lentamente a hidratação dos grãos de cimento atrás da barreira. Com a supersaturação de Ca2+, seguida da precipitação de Ca(OH)2ocorre uma rápida hidratação dos grãos de cimento gerando gel de C-S-H e etringita. A formação de gel de C-S-H e o intertravamento das partículas promovem a pega e o endurecimento.
C3A + CSH2→Etringita + 300 cal/g 
Cimento + água: Dissolução	 Precipitação Endurecimento
Etringita –; C6AS.H32
É Produto da hidratação dos aluminatos e do gesso (SO3); São os primeiros cristais da pasta a se formar; •Formação pode causar falsa pega.
A hidratação dos silicatos e aluminatos formam o C-S-H (silicato de cálcio hidratado). O início de aglomeração é caracterizado pelo processo de hidratação do cimento, no qual há a formação de agulhas de etringita, que são responsáveis pelo início de pega e desenvolvimento da resistência inicial.
Degradação do concreto.
Por mais reforçadas que a estrutura de concreto seja, os esforços aos quais são submetidos acaba por gerar rachaduras na mesma, podendo comprometer a sustentação das construções.
oBJETIVOS
 
Buscar novas formas de impactar o menos possível o meio ambiente tem sido a aposta de entidades que querem encontrar saídas para preservar a natureza. 
Alguns tipos de bioconcreto utiliza micro-organismo que dão novos padrões de cores e texturas ao concreto e são utilizados mais no conceito estéticos em fachadas.
Outros, são auto regenerativos, e utilizam alguns tipos de bactérias em sua composição, na nossa pesquisa em questão, teremos como foco o bioconcreto que utiliza a bactéria BACILLUS PSEUDOFIRMUS.
 
O material foi desenvolvido por investigadores e pesquisadores da Universidade Técnica de Delft, Holanda. A bactéria e pode habitar ambientes inóspitos, como cratera de vulcões ativos. Elas formam esporos que podem sobreviver mais de 200 anos.
Os micro-organismos utilizados são não patogênicos e não nocivos ao meio ambiente.
O uso do concreto microbial na engenharia tem se tornado cada vez mais popular. Suas possíveis aplicações consistem em aprimoramento na durabilidade de materiais cimentícios, reparo de monumentos de calcário, vedação de fissuras em concreto e até mesmo na produção de tijolos com alta durabilidade
discussões e resultados
O Bioconcreto é um material inovador e de grande utilidade para engenharia civil, podendo representar significadamente o avanço na procura de soluções direcionada à sustentabilidade na área da Construção.
O Bioconcreto custa 40% a mais que o concreto normal, por outro lado, poderá economizar bilhões de dólares na manutenção de estruturas como paredes de edifícios, pontes e barragens. 
O Bioconcreto é uma mistura do concreto tradicional, bactérias e Lactato de cálcio (alimento das bactérias).
A bactéria é ativada quando entra em contato com a água ou oxigênio. Se o concreto começa a se degradar, os Bacillus Pseudofirmus se abrem e por meio de reações químicas, as bactérias auxiliam na regeneração do concreto.
 
O bioconcreto pode ser aplicado em qualquer tipo de projeto de construção civil. Tanto em uma nova obra a ser iniciada como em uma construção antiga, com o intuito de “ressuscitar” o antigo concreto que possa conter rachaduras com o poder das bactérias. 
Não há limitações para o bioconcreto, não importando onde seja aplicado o material, a desvantagens desse produto é o seu preço, a largura da rachadura que não deve ser superior a 8 mm (não levando consideração o comprimento) e o tempo de regeneração de 3 semana.
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considerações finais
Estas bactérias ao se alimentarem de Lactato de cálcio, fazem a liberação de CaCO3 (carbonato de cálcio) no seu processo que é o responsável pelo fechamento (cicatrização) das fissuras/trincas. 
4.1 Processo de “cicatrização” do concreto.
O processo realizado pelas bactérias no concreto é bem parecido com o que acontece na regeneração dos ossos humanos.
Esse processo é conhecido como Biomineralização, que é o processo pelo qual os micro-organismos vivos precipitam estes tipos de minerais inorgânicos.
Mecanismo de precipitação do carbonato de cálcio pela metabolização do lactato de cálcio 
 A combinação de bactérias com lactato de cálcio representa um agente de cicatrização que produz grandes quantidades de precipitados minerais na superfície de fissuras jovens em corpos de prova de concreto curados a 7 dias. O processo através do qual ocorre a formação dos minerais de carbonato de cálcio é representado pela Equação 5.10 abaixo. 
𝐶𝑎𝐶6𝐻10𝑂6 +6𝑂2 → 𝐶𝑎𝐶𝑂3 +5𝐶𝑂2 +5𝐻2𝑂
 
A seguir, as moléculas de CO2 provenientes da metabolização do lactato de cálcio reagem com a portlandita, ou hidróxido de cálcio, e produzem ainda mais CaCO3 de acordo com a Equação 5.11. 
𝐶𝑂2 +𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 → 𝐶𝑎𝐶𝑂3 +𝐻2𝑂
Esse processo é homólogoà carbonatação, um processo lento e natural que ocorre no concreto devido à entrada por difusão do dióxido de carbono atmosférico, cuja taxa é significativamente acelerada pela conversão do lactato de cálcio
As bactérias permanecem quase todo tempo em estado latente, sendo apenas ativado em contato com a água. Em um período de 3 semanas, o calcário produzido terá reparado as fissuras das paredes completamente
BIBLIOGRAFIA
Bioconcreto: A TECNOLOGIA PARA CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL – Felipe Portela C Silva e Victor de Carvalho Passarini
10° FEPEG – CONCRETO AOUTO REGENERATIVO: UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SOBRE SUAS PROPRIEDADES E BENEFÍCIOS PARA ESTRUTURA DE CONCRETO. Flávio Gabriel Barbosa e Bruna Lucia Alves.
Monografia da Universidade de Goiás – BIOCONCRETO- ESTUDO EXPLORATÓRIO DE CONCRETO COM INTRODUÇÃO DE BACILLUS SUBTILIS, LICHENIFORMIS E ACETATO de CÁLCIO E ÚREIA/2017
DE PAULA, Silva Maria. Uma abordagem de parâmetros da biomineralização em um sistema constituído por carbonato de cálcio. 2006. 182 p. tese (Doutorado em Física) - Instituto de física, USP, [S.l.], 2006
OLIVEIRA, T. Y. M. Estudo Sobre o Uso de Materiais de Construção Alternativos que Otimizam a Sustentabilidade em Edificações. Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2015. Disponível em: <http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10014837.pdf >. Acesso em: 06 nov. 2016.
Apostila Materiais de construção I – Aglomerantes – USP Cia Cimento Rio Branco -Votorantim
SUGESTÃO PARA O ESCOPO DA APRESENTAÇÃO
Principais pontos a serem abordados:
Explanação do objetivo (2,5 min)
Alguns tópicos como:
- Motivos pelos quais escolhemos o bioconcreto.
-Efeitos negativos na fabricação do concreto tradicional.
- Principais tipos de bioconcreto e deixar bem claro que iremos nos ater em apenas um deles.
-Algumas considerações benéficas na sustentabilidade dele na construção civil.
Constituição do concreto (4,5min)
Alguns tópicos como: 
- Explicação do principal componente do concreto: Cimento
a) componentes e fabricação.
b) principais reações químicas - mostrar esquema de reação química e esquema de fabricação.
- Composição do Concreto
a) Agregados. (apresentação dos componentes em vasilhas e elaboração da mistura.) 
Degradação do concreto (2,5 min)
- O que geralmente acontece com o concreto com o passar do tempo. Rachaduras, corrosão, manutenção, demolições.
- Como o bioconcreto pode ajudar essa situação e contribuir para sustentabilidade. (diminuição de gastos, manutenção, restauração, etc.)
- Mostruário de pedaços de concreto trincado e outro pedaço com um pedaço de ferro que esteja enferrujado (viga de concreto)
Apresentação do bioconcreto (3,5 Min)
- Criação, origem, bactéria.
-Composição do concreto. Como se elabora o bioconcreto.
- Processo de cicatrização – mostrar fotos de cicatrização do concreto pela bactéria.
-Custo do bioconcreto em relação ao tradicional.
- Reação química realizada pela bactéria para formação da cicatrização.
Apresentação de filme Explicativo. 1 min,32 seg
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